книги из ГПНТБ / Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром

и короткого замыкания (/к и coscpK)* в выбранном масштабе тока строят векторы тока холостого хода и короткого замыкания. Их концы соединяют прямой и восстанавливают к середине этой пря­ мой перпендикуляр до пересечения с прямой Н0С — получают центр круга, точку К■

Откладывая из точки 0 в масштабе тока значения I до пересе­ чения с окружностью в точке D и проведя построения в соответ­ ствии с основными правилами построения круговых диаграмм, можно получить значения вращающего момента, мощности, сколь­ жения, cos ф, к. п. д. и других параметров для любого текущего значения тока.

Характеристики электробуров некоторых типов

Основные характеристики электробуров выпусков до 1969 г. приведены в табл. 10. На основании научно-исследовательских ра­ бот, проведенных лабораторией технологии электробурения ВНИИБТ, были разработаны и выданы СКТБЭ технические зада­ ния на проектирование новых, более производительных машин.

Основные характеристики электробуров, принятых к выпуску в 1969—1970 гг., приведены в табл. 11 для безредукторных испол­ нений электробуров и в табл. 12 для электробуров с редукторамивставками.

В табл. 13 приведены удельные энергетические параметры элек­ тробуров, отнесенные к единице площади забоя.

Величины номинального и максимального значений вращающего момента MmM/F и Mmax/F, отнесенные к площади забоя у электро­ буров новых типоразмеров Э240-8, Э240-14, Э215-85, Э185-8 и дру­ гих, значительно выше, чем у электробуров устаревших типов Э215-8, Э215-10, Э170-8.

Особенно высок у электробуров новых типоразмеров уровень максимального момента, отнесенного к площади забоя Mmax/F. Он превышает соответствующие цифры для электробуров Э215, Э170 в основном в 2 раза, что по существу определяет возможность та­

* Величины /0 и / к, определяемые по данным типовых испытаний при линей­ ных напряжениях, равны фазовым значениям.

111

Таблица 10

Основные характеристики электробуров выпуска до 1969 г.

Таблица 11

Основные характеристики электробуров, принятых к выпуску в 1969—1970 гг.

112

Таблица 12

Технические данные электробуров с редукторами-вставками

Таблица 13

Удельные энергетические параметры электробуров, отнесенные к площади забоя

загружаться до номинальной мощности. Лучшие соотношения МнойIF и Mraax/F имеют редукторные машины.

Отношения MH0M/F, Mm&x/F и NH0M/F приняты нами в качестве критериев энергетических параметров забойных машин с учетом энергетического анализа процесса разрушения забоя.

ГЛАВА 5

то к о п о д в о д К ЭЛЕКТРОБУРУ

ИБУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

На первой стадии развития электробурения подача электро­ энергии к забойному трехфазному электродвигателю осуществля­ лась по кабельной линии передач, состоящей из отрезков трех­ жильного шлангового калебания с концевыми кабельными муфтами, соединяющимися между собой при свинчивании бурильных труб. Токоподвод в своем развитии претерпел ряд изменений, заключаю­ щихся главным образом в изменении размеров контактных соеди­ нений, технологии их изготовления и крепления в бурильных трубах.

Наружный диаметр первой конструкции контактного соедине­ ния токоподвода к электробуру ЭБР-12 3/4", разработанной

в1938—1939 гг., составлял 80 мм. Элементы токоподвода рабо­ тали в относительно легких условиях, так как через них переда­ валась мощность 70 кВт при напряжении 700 В и силе тока 87 А,

вто время как в современных электробуровых установках переда­ ется мощность до 300 кВт при напряжении до 2000 В и силе тока до 160 А. Первая конструкция имела ряд недостатков: большой диаметр соединения, образование трещин в эбонитовом теле кон­

тактного стержня, ненадежное крепление контактных соединений в замке и сложная система уплотнений самих контактных соеди­ нений.

При дальнейшем совершенствовании конструкции была прове­ дена большая работа по изысканию материала для изготовления контактных стержней и муфт. Тело стержня было решено изготов­ лять не из эбонита, а из резины. При этом был проведен ряд дру­ гих конструктивных усовершенствований.

Так как вследствие размещения кабеля внутри бурильных труб уменьшается сечение для прохода бурового раствора, особенно в местах крепления кабельных секций в бурильных замках, были разработаны гладкопроходные трубы с высаженными наружу кон­ цами, уменьшены наружные диаметры кабеля до 43 мм и контакт­ ных соединений до 65 мм. Конструкция бурильной трубы с трех­ проводным токоподводом и сопряжение бурильных труб между собою показано на рис. 51.

Однако гидравлические потери в бурильных трубах с трехпровод­ ным токоподводом оставались довольно высокими. Для снижения

114

Рис. 51. Бурильная труба с трехпроводной кабельной секцией:

8*

гидравлических потерь была разработана система питания электро­ бура «два провода — бурильные трубы», при которой питание трехфазного двигателя электробура осуществляется по двухпро­ водной кабельной линии и бурильным трубам. Конструкция бу­

116

сопротивление изоляции двигателя и двухпроводного токоподвода затруднительно. В связи с этим в процессе эксплуатации для кон­ троля за сопротивлением изоляции кабеля и обмотки двигателя электробура кабельную систему необходимо периодически отклю-

К мусрте дбухпрободного токоподбода

П

/ / 1 1

1 г г

К стержню трехпрободного ббода электробура

К щеткам контактных колец токоприемника с помощью линей­

117

По кабелю напряжение подводится к двум фазам обмотки трехфаз­ ного двигателя. К третьей фазе двигателя напряжение подводится по бурильной трубе. .Для этого одно из трех контактных колец токоприемника подсоединено к его стволу, т. е. к верхнему концу колонны бурильных труб и специальному заземлению.

X мурте 38ухпрободнйго' токоподВода

М Б

Нижний конец колонны бурильных труб подсоединяется с по­ мощью погружного контактора к одной из фаз обмотки статора двигателя электробура. Погружной контактор (рис. 54) смонтиро­ ван в корпусе 1, в котором на опорах 3 и 7 установлен маслона­ полненный контейнер 6 с электромагнитным механизмом 5. По­ гружной контактор имеет две электромагнитные системы, включен­ ные в рассечку двух проводов токоподвода, и две пары нормально

118

Различные типоразмеры контакторов отличаются присоедини­ тельными резьбами, величинами номинального тока и напряже­ ния, допустимым числом включений (до 10), собственным време­ нем срабатывания (0,05 с), а также наименьшими значениями тока включения (от 90 до 170 А) и удерживающим током (30 А).

При подаче напряжения по двум проводам кабеля к двум фа­ зам обмотки двигателя по катушкам контактора потечет пусковой ток двигателя, который, однако, не придет в действие до тех пор, пока не включится третья фаза двигателя. После ее включения потечет ток и в двигателе возникнет вращающееся магнитное поле, которое приведет во вращение его ротор.

Конструкция контактора предусматривает осуществление на­ дежного контакта во всех трех фазах электробура при пуске, под нагрузкой и в режиме холостого хода. Контакторы осуществляют коммутацию в обесточенной линии. Для этой цели в станции уп­ равления электробуром предусмотрена специальная аппаратура. Контактор размыкает контакты при отключении питания электро­ бура.

Контроль за сопротивлением изоляции системы «двухпроводный токоподвод—электробур» производится с помощью мегом­ метра при спуске колонны, перед включением электробура, при наращивании колонны и в процессе бурения при небольшой меха­ нической скорости, периодически при отключении обмотки двига­ теля от бурильных труб («земли») путем снятия напряжения ли­ нейным контактором.

Вместо погружного контактора можно применять более про­ стое полупроводниковое устройство контроля за изоляцией — УКИ. Схема питания ДПТ с УКИ приведена на рис. 55.

Устройство УКИ приведено на рис. 56. В корпусе 1 (рис. 56) расположен герметичный контейнер 4 с коммутирующим узлом 5, состоящим из управляемого и неуправляемого вентилей в цепи управления. Коммутирующий узел 5 включен между третьей фа­ зой и бурильной трубой. Он не осуществляет полного разрыва цепи при отключении напряжения, а только изменяет ее сопротив­ ление. Обратное сопротивление УКИ в десятки раз выше сопро­ тивления системы «токоподвод—электробур». Это дает возмож­ ность определять состояние изоляции токоподвода и электробура при отключенном напряжении.

Контактные соединения

В существующей системе питания ДПТ трехконтактные кабель­ ные соединения применяются только в кабельном вводе электро­ бура, погружном контакторе, УКИ и телеметрических системах, применяемых для измерения забойных параметров. В остальной части токоподвода используются двухконтактные кабельные соеди­ нения.

119